Projektlaufzeit: 01.09.2022 – 31.08.2025
2024-02-29_BMBF_KickOff_DiMoGraph
Graphen, also die zweidimensionale Form des Kohlenstoffs, steht schon seit einiger Zeit aufgrund seiner außerordentlich hohen Zugfestigkeit und der sehr hohen elektrischen und thermischen Leitfähigkeiten im Fokus von vielen Forschungsarbeiten. Graphen in guter Qualität und in hoher, für industrielle Anwendungen ausreichender Menge herzustellen, ist noch immer eine Herausforderung. Eine Möglichkeit bietet die Herstellung von sogenannten „auf Graphen basierenden Leiterwerkstoffen“ (GBL). Diese Materialien bestehen aus vielen, ungeordneten Graphenflocken, die übereinander liegen. GBL sind sehr leicht, sehr stabil und sehr flexibel, haben aber eine geringere elektrische Leitfähigkeit als z. B. einzelne Graphenlagen. Jedoch besteht die Möglichkeit, durch geschicktes Entkoppeln der Graphenflocken bei GBL die Leitfähigkeit deutlich zu erhöhen und sogar Kupfer diesbezüglich zu übertreffen. Daran wird im Verbund DiMoGraph gearbeitet: Neben bestimmten, experimentellen Veredelungsmechanismen werden durch die Partner Robert Bosch GmbH, das Fraunhofer ENAS und die TU Chemnitz umfangreiche, datenbasierte Modelle für GBL erarbeitet und erprobt. Ziel des Vorhabens ist es, alle relevanten Einflussgrößen bei der Herstellung von GBL digital vorliegen zu haben, damit neue und passgenaue Materialien für viele unterschiedliche Anwendungen schnell und ressourcenschonend hergestellt werden können. Denkbar wäre, GBL bei der Herstellung von besseren Industriemotoren, bei elektrischen Fahrzeugantrieben, im Leichtbau oder auch in der Hochfrequenztechnik einzusetzen. Der Gewichtsvorteil erlaubt es auch, mit Leiterseilen, die auf Graphenfasern beruhen, die Kapazität von elektrischen Überlandleitungen zu erhöhen und damit zur Energiewende und zum Klimaschutz beizutragen. Zudem ist auch bei der Herstellung von elektrischen Leitern ein gegenüber Metallen deutlich verringerter Energieeinsatz zu erwarten. Der Einsatz von GBL als flexible elektrische Leiter in smarten Elektroniksystemen kann vielfältige Anwendungen, z.B. in innovativen Medizinprodukten oder der Robotik, ermöglichen. Die in DiMoGraph erstellten Modelle werden der Plattform Material Digital zur Verfügung gestellt und tragen somit zur digitalen Transformation der Materialforschung bei.
